专利名称:减隔震拉杆支座的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供一种减隔震拉杆支座，主要解决现有固定型或活动型减隔震支座存在的突变冲击及公差范围较宽的技术问题。本实用新型的技术方案为：减隔震拉杆支座，以一种单向球型钢支座为主体，其特征是：单向球型钢支座的顶板是镶嵌在底座两侧的一对挡块之间，以挡块作为导向实现单向水平位移；所述顶板是一块呈工字型的平板；顶板的四个顶板翼端各留出一个顺桥向的圆孔，所述挡块上也个留出一个顺桥向的圆孔，顶板翼端的圆孔和挡块上的圆孔同轴而且平行于支座的主位移方向；在顶板翼端的圆孔和挡块上的圆孔穿有拉杆，在拉杆的两端和中间安装有锚具。本实用新型主要用于桥梁减隔震设计，防止或减轻桥梁震害。
【专利说明】减隔震拉杆支座
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及桥梁或建筑结构的支承装置，特别涉及一种能减轻地震对桥梁破坏能力的减隔震拉杆支座。
【背景技术】
[0002]桥梁通常都可以区分为下部结构和上部结构两大部分，上、下两部分结构依赖支座来连接。于是，桥梁的抗震措施，支座就成为一个值得关注的节点。桥梁或其它结构物的防震措施，目的在于防止或减轻地震对结构所带来的破坏。早期采用的是加强结构的整体性，采用硬扛的做法，结构可以倒塌，但不会散架。其后，随着研宄深入，发现采用柔性的化解手段，更为经济。所谓柔性化解，就是在地震力在结构的传递过程中，设置一些柔性的节点，延缓、减小、或隔断地震力的传递，从而保证了结构的安全，减少生命和财产的损失。
[0003]桥梁上的支座，除用来传递上部荷载到下部墩、台，以及适应有限的转角外，按其容许承担水平位移的功能分为3类。a类，固定支座，通常代号为GD，这类支座在顺桥向和横桥向都不容许出现支座上下两部分之间的相对水平位移，可以用来承受因温度，车辆制动所带来的水平力；b类，单向活动支座，通常代号为DX，这类支座仅容许在指定方向出现相对水平位移，在限制出现水平位移的方向，则可以承受水平力；(:类，双向活动支座，通常代号为SX，这类支座在任何水平方向都可以出现位移，但不能用来承受水平荷载(在这里，为便于陈述，暂时略去了原始摩阻力的影响)。
[0004]以四跨连续梁为例，中间为制动墩，墩上配置I台固定支座GD和I台侧向活动支座DX，其余墩台上，在GD —侧配置顺桥向单向活动支座DX，在另一侧配置双向活动支座SX。如此配置，顺桥向水平力全部由制动墩上的固定支座GD和侧向安装的DX承受，其余的活动支座则承担了水平位移的协调，防止出现温度应力。
[0005]平常情况下，这种支座配置方案完全能够满足要求，可是遇到地震，就会出现一些问题。地震给桥梁带来地震水平力，其数值远大于车辆制动力，如果地震力全部分配到唯一的制动墩上，即便支座可以承受，桥墩也得相应加固。为了寻求一个经济合理的抗震方案，目前已经研发、使用了多种减隔震装置。这类装置，有的是利用支座本身所用材料的粘滞性能，也有的是利用支座部件钢材的抗弯或抗剪性能，被称为整体型减隔震装置，例如:铅芯橡胶支座，高阻尼橡胶支座，摩擦摆式减隔震支座。有的是在一般的支座外，另外再加设各种阻尼器，称为分离型减隔震装置，这类装置有:橡胶支座+金属阻尼器，橡胶支座+摩擦阻尼器，橡胶支座+黏性材料阻尼器。利用这种装置，都可以防止固定支座或制动墩承受超限的水平力，也可以在地震中自动提高活动支座的水平抗力，充分利用连续梁下其余墩台的抗震潜能。
[0006]摩擦摆式减隔震支座以及其它类似装置，以球形钢支座为主体的减隔震支座，都有两种工作模式:正常使用工作模式和减隔震工作模式，所谓正常使用工作模式，支座的表现和前述固定支座，单向支座，双向支座无异，如一旦进入减隔震工作模式，支座的功能就和正常使用工作模式截然不同，原来的固定支座也能容许出现水平变位，原来的活动支座，在产生水平变位时，其阻力除了原先相对较小的临界滑动摩擦力外，也会增加其它的抗力。如此这般，连续梁体系中，制动墩上支座的水平抗力就会分担到全体支座上，从而发挥了非制动墩的抗地震水平力的潜能，收到避免和减轻震害的效果。
[0007]所有这类以球形钢支座为主体的减隔震钢支座，其工作模式的转变，都需要一个激发点。
[0008]目前所见，对于其中的固定型减隔震支座，激发点普遍来自在支座中所设置的抗剪销轴，当抗剪销轴被超限的地震水平力剪断，固定支座进入减隔震工作模式，成为一种活动支座。对于其中的活动型减隔震支座，以目前应用较多的摩擦摆式活动支座的构造为例，则需要水平位移和地震力这两个指标同时超限，剪力销轴才能被剪断，进入减隔震工作模式。
[0009]对于以球形钢支座为主体的固定型减隔震支座，一旦剪力销轴被剪断，销轴对水平位移的抗力瞬间消失，剩余的只是支座水平摩擦副的临界滑动摩擦力Fmax，按相关规范《公路桥梁抗震设计细则》JTG/T B02-01-2008规定，Fmax=0.02R，其中R为支座所承担的上部结构重力，0.02为滑动摩擦系数，Fmax的数值相对来说比较小的。也就是，抗剪销轴剪断后，使用抗剪轴销的固定型减隔震支座立马转变为简单的活动支座。在这过程中，支座的位移-抗力曲线出现断崖般跌落，出现冲击。
[0010]所以，有的学者将这种超限保护手段--抗剪销轴，形象化地看作是一种类似电力线路中的熔断装置，最简单的熔断装置就是俗称的保险丝。电流超荷，保险丝熔断，其后面的电力设施，全部黑灯瞎火。欧洲标准化委员会在《减震、隔震装置》标准EN15129-2009中，对轴销剪断荷载规定的公差限值推荐为±15%，这个公差范围看来是比较大的。
[0011]对于以球形钢支座为主体的活动型减隔震支座，也存在一些不确定因素。主要在于:活动型支座容许水平位移数值的取定过程。这指标通常以土毫米值来表达，主要是指在极端最高和极端最低温度时，和平均温度相比，支座上、下两部分所可能出现的相对水平位移量，为了确保安全，在计算时还会增加一个放大系数，这方面的计算，可参见《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTCD62-2004的相关章节。而相关支座标准中，对支座的容许活动量又规定了不同的步进阶梯，《公路桥梁盆式支座》JT/T 391-2009和《桥梁球型支座》GBT 17955-2009，活动支座的顺桥向活动量都规定按±50mm步进，共分6级，由±50mm逐级步进到±300mm。《公路桥梁摩擦摆式减隔震支座》JT/T 852-2013更放宽为活动量按± 10mm步进，由± 10mm开始，分4级步进到±400mm。在计算支座的活动量时已经被一再加码放大，而采用支座时，又来一次粗线条的飞跃。所以，最后所选用的支座，其在正常运营过程中的水平位移值超过所选定的容许值几乎是不可能的。所以活动型摩擦摆式减隔震支座工作模式转换的2个条件-活动量到达限值和地震水平力同时到达极值是否能够出现，值得再探讨。
[0012]比较理想的减隔震支座，其工作模式的转换过程，其一应该是水平抗力稳步增长，但是对其上限加以限制，就好比空气压缩装置中储气罐上面装的排气阀，当气压表到达大指定气压，排气阀打开，保持压力稳定，而不是将储气罐放空。其二，转换点的公差范围应当尽可能缩小变窄。其三，地震后损坏的零部件应当便于更换。
【发明内容】
[0013]本实用新型的目的是提供一种整体型减隔震装置-减隔震拉杆支座，主要解决现有固定型或活动型减隔震支座存在的突变冲击及公差范围较宽的技术问题。本实用新型主要用于桥梁减隔震设计，防止或减轻桥梁震害。
[0014]本实用新型的技术方案为:减隔震拉杆支座，以一种单向球型钢支座为主体，其特征是:单向球型钢支座的顶板是镶嵌在底座两侧的一对挡块之间，以挡块作为导向实现单向水平位移；
[0015]所述顶板是一块呈工字型的平板；顶板的四个顶板翼端各留出一个顺桥向的圆孔，所述挡块上也个留出一个顺桥向的圆孔，顶板翼端的圆孔和挡块上的圆孔同轴而且平行于支座的主位移方向；在顶板翼端的圆孔和挡块上的圆孔穿有拉杆，在拉杆的两端和中间安装有锚具。
[0016]所述拉杆的截面呈圆形；所述锚具有两种型号:常闭型和常开型。在拉杆的端部和中间安装常闭型锚具，得到固定型减隔震拉杆支座；在拉杆两端安装常闭型锚具，中间安装常开型锚具，得到单向活动型减隔震拉杆支座；
[0017]在挡块和顶板靠接处留有2?3mm的间隙，能容许支座适应横桥向的少量水平位移；拉杆的轴线和支座的主位移轴线平行。
[0018]所述常闭型锚具的倒锥台型锚圈套在拉杆上，与锚圈外表面匹配的夹片压入锚圈，在锚圈外设有固定在孔口的护筒，护筒后端设有后盖，在后盖外侧设有孔用挡圈，在后盖内侧和夹片端部设有内凹压板，弹簧套在拉杆上卡入压板。
[0019]所述常开型锚具的倒锥台型锚圈套在拉杆上，与锚圈外表面匹配的夹片压入锚圈，在锚圈外设有固定在孔口的护筒，在护筒的中间设有挡圈，挡圈与护筒通过定位销固定，护筒后端设有后盖，在后盖外侧设有孔用挡圈，在后盖内侧和挡圈外侧设有内凹的后压板和前压板，弹簧套在拉杆上卡入前压板和后压板的凹槽，在前压板、挡圈和夹片端部开孔，三者通过夹片连杆连接固定。
[0020]本实用新型的有益效果是:本实用新型出发点是取消抗剪轴销，提高减隔震支座在平常工作模式转换到减隔震工作模式时的灵敏度和准确度，同时也解决了地震中抗剪销轴被剪断后，支座的水平抗力在失去了销轴的抗剪力后，瞬间跌落到支座中水平摩擦副的初始滑动摩擦力，位移抗力曲线出现断崖式跌落，带来冲击的问题。本实用新型拉杆减隔震支座工作模式转换时，支座的水平抗力不会骤然跌落，而是稳步升高。震后需要更换的部件仅仅是位于支座两侧、目视可见、抬手就可触及的拉杆，更换工作极为方便，完全不需要顶起上部结构。
【附图说明】
[0021]图1为本实用新型实施例1结构示意主视图。
[0022]图2为本实用新型实施例1结构示意俯视局剖图。
[0023]图3为本实用新型实施例1结构示意左视半截图。
[0024]图4为本实用新型实施例2结构示意主视图。
[0025]图5为本实用新型实施例2结构示意俯视局剖图。
[0026]图6为本实用新型实施例2结构示意左视半截图。
[0027]图7为本实用新型常闭型锚具结构示意截面图。
[0028]图8为本实用新型常开型锚具结构示意截面图。
[0029]图中:1-顶板，1-1-顶板翼端，2-底座，2-1-挡块，3_拉杆，4_球形衬板，5_球面减摩板，6-平面减摩板，7-锚具，7-1-锚圈，7-2-夹片，7-3-前压板，7-4-弹簧，7-5-护筒，7-6-后盖，7-7-孔用挡圈，7-8-后压板，7-9-挡圈，7_10_夹片连杆，7-11-定位销。
【具体实施方式】
[0030]实施例1，参照图1、2、3、7，固定型减隔震拉杆支座，以一种单向球型钢支座为主体，将底座2、球形减摩板5、球形衬板4、平面减摩板6按常规装配，单向球型钢支座的顶板I是镶嵌在底座2两侧的一对挡块2-1之间，顶板I以挡块2-1作为导向实现单向水平位移；所述顶板I是一块呈工字型的平板；顶板的四个顶板翼端1-1各留出一个顺桥向的圆孔，所述挡块2-1上也个留出一个顺桥向的圆孔，顶板翼端的圆孔和挡块上的圆孔同轴而且平行于支座的主位移方向；在顶板翼端的圆孔和挡块上的圆孔穿有拉杆3，在拉杆3中间和两端安装常闭型锚具，所述常闭型锚具的倒锥台型锚圈7-1套在拉杆3上，所述拉杆3的截面呈圆形，与锚圈7-1外表面匹配的夹片7-2压入锚圈，在锚圈外设有固定在孔口的护筒7-5，护筒后端设有后盖7-6，在后盖外侧设有孔用挡圈7-7，在后盖内侧和夹片端部设有内凹的后压板7-8和前压板7-3，弹簧7-4套在拉杆3上卡入前压板和后压板的凹槽。在挡块2_1和顶板I靠接处留有2?3mm的间隙，能容许支座适应横桥向的少量水平位移。拉杆3的轴线和支座的主位移轴线平行。
[0031]拉杆中间的锚具护筒7-5要抵紧底座挡块2-1的孔口，拉杆端部的锚具护筒7-5要抵紧顶板翼端1-1的孔口。拉杆3和锚具7如此安装完毕后，顶板I和底座2之间沿拉杆方向的相对水平位置，已经被拉杆上的常闭锚具所固定，所以得到的是就是固定型减隔震拉杆支座。
[0032]地震时，支座上、下两部分一旦发生相对水平位移，挡块2-1会向左或向右推动锚具7。如挡块2-1先向右推动右侧C处锚具7，右侧锚具7C处到拉杆左端锚具A处之间的这部分拉杆AC段就承受拉力，挡块右侧的CD段拉杆就不承受应力。如果拉杆AC段所受到的拉力没有超过拉杆钢材的屈服应力，则AC段拉杆处于弹性状态，其弹性伸长量大致不会超过0.12%，肉眼一般难以观察到，所以支座的表现为固定支座；如果地震时挡块给拉杆AC段带来的拉力相当大，拉杆应力超过了屈服点应力σ s，由于拉杆使用的是低碳钢，拉杆破断前的伸长率大于10%，于是前述拉杆左端的受拉部分AC段就会出现明显伸长，而拉杆右端CD段的尾梢则被顶出D点锚具，并随即被常闭型锚具所锚固。当地震力换向时，挡块2-1左侧B处锚具推动拉杆向左，挡块左侧锚具到拉杆右端锚具之间的BD段拉杆受拉，当拉力超过了 σ s，这部分拉杆明显伸长，拉杆的左端尾梢则被顶出其左端A点的锚具，并即时被A点常闭型锚具锚固。在如此往复循环运动中，原来的固定型减隔震支座，其表现就如同一台单向活动支座，只是其出现明显水平位移的起点是拉杆达到σ s的那一时刻，最大值则是拉杆应力达到极限Ob，也可以说，在减隔震工作模式时，固定型减隔震拉杆支座的表现就是一台高水平抗力的单向支座。
[0033]实施例2，参照图4、5、6、7、8，单向活动型减隔震拉杆支座，以一种单向球型钢支座为主体，将底座2、球形减摩板5、球形衬板4、平面减摩板6按常规装配，单向球型钢支座的顶板I是镶嵌在底座2两侧的一对挡块2-1之间，顶板I以挡块2-1作为导向实现单向水平位移；所述顶板I是一块呈工字型的平板；顶板的四个顶板翼端1-1各留出一个顺桥向的圆孔，所述挡块2-1上也个留出一个顺桥向的圆孔，顶板翼端的圆孔和挡块上的圆孔同轴而且平行于支座的主位移方向；在顶板翼端的圆孔和挡块上的圆孔穿有拉杆3，在拉杆3的两端A处和D处安装常闭型锚具，在拉杆3的中部挡块2-1孔口 B处和C处，则安装常开型锚具。所述常闭型锚具的倒锥台型锚圈7-1套在拉杆3上，所述拉杆3的截面呈圆形，与锚圈7-1外表面匹配的夹片7-2压入锚圈，在锚圈外设有固定在孔口的护筒7-5，护筒后端设有后盖7-6，在后盖外侧设有孔用挡圈7-7，在后盖内侧和夹片端部设有内凹的后压板7-8和前压板7-3，弹簧7-4套在拉杆3上卡入前压板和后压板的凹槽。所述常开型锚具的倒锥台型锚圈7-1套在拉杆3上，与锚圈外表面匹配的夹片7-2压入锚圈，在锚圈外设有固定在孔口的护筒7-5，在护筒的中间设有挡圈7-9，挡圈与护筒通过定位销7-11固定，护筒后端设有后盖7-6，在后盖外侧设有孔用挡圈7-7，在后盖内侧和挡圈外侧设有内凹的后压板7-8和前压板7-3，弹簧7-4套在拉杆3上卡入前压板和后压板的凹槽，在前压板7_3、挡圈7-9和夹片7-2端部开孔，三者通过夹片连杆7-10连接固定。在挡块2-1和顶板I靠接处留有2?3mm的间隙，能容许支座适应横桥向的少量水平位移。拉杆3的轴线和支座的主位移轴线平行。
[0034]拉杆3端部的锚具护筒要抵紧顶板翼端1-1的孔口，拉杆3中间的锚具护筒要抵紧挡块2-1上的孔口。由于拉杆3中间安装的是常开型锚具，常开型锚具对拉杆没有约束作用，所以挡块2-1可以沿拉杆3自由进退活动，构成的就是单向活动型减隔震拉杆支座，图6中所标注的△ X区间就是其容许的水平位移量。地震时，常开型锚具套筒中用来锁定夹片2位置的挡圈6的定位销7被拔出，挡圈6受压簧4推动向前，强力把夹片2推进锚圈I锥孔，夹紧拉杆3，这时常开锚具就转变为常闭锚具，活动型减隔震拉杆支座进入减隔震工作模式。和固定型减隔震拉杆支座一样，活动型减隔震拉杆支座在减隔震工作模式时，其表现也是一种高水平抗力的单向支座。
[0035]在这里，常开型锚具中定位销7的拔出，可以在地震中由锚具护筒外沿拉杆轴线滑动的质量块所推动，更精确的做法是根据所实测到的地震重力加速度数值，接通电路，利用电磁铁拔出。
【权利要求】
1.一种减隔震拉杆支座，以一种单向球型钢支座为主体，其特征是:单向球型钢支座的顶板是镶嵌在底座两侧的一对挡块之间，以挡块作为导向实现单向水平位移；所述顶板是一块呈工字型的平板；顶板的四个顶板翼端各留出一个顺桥向的圆孔，所述挡块上也个留出一个顺桥向的圆孔，顶板翼端的圆孔和挡块上的圆孔同轴而且平行于支座的主位移方向；在顶板翼端的圆孔和挡块上的圆孔穿有拉杆，在拉杆的两端和中间安装有锚具。2.根据权利要求1所述的减隔震拉杆支座，其特征是:拉杆的两端和中间安装的锚具为常闭型锚具，由此得到固定型减隔震拉杆支座。3.根据权利要求1所述的减隔震拉杆支座，其特征是:拉杆的两端安装的锚具为常闭型锚具，在拉杆中间安装的锚具为常开型锚具，由此得到单向活动型减隔震拉杆支座。4.根据权利要求1所述的减隔震拉杆支座，其特征是:拉杆的轴线和支座的主位移轴线平行。5.根据权利要求1所述的减隔震拉杆支座，其特征是:所述拉杆的截面呈圆形。6.根据权利要求1所述的减隔震拉杆支座，其特征是:在挡块和顶板靠接处留有2?3mm的间隙ο7.根据权利要求2所述的减隔震拉杆支座，其特征是:所述常闭型锚具的倒锥台型锚圈套在拉杆上，与锚圈外表面匹配的夹片压入锚圈，在锚圈外设有固定在孔口的护筒，护筒后端设有后盖，在后盖外侧设有孔用挡圈，在后盖内侧和夹片端部设有内凹压板，弹簧套在拉杆上卡入压板。8.根据权利要求3所述的减隔震拉杆支座，其特征是:所述常开型锚具的倒锥台型锚圈套在拉杆上，与锚圈外表面匹配的夹片压入锚圈，在锚圈外设有固定在孔口的护筒，在护筒的中间设有挡圈，挡圈与护筒通过定位销固定，护筒后端设有后盖，在后盖外侧设有孔用挡圈，在后盖内侧和挡圈外侧设有内凹的后压板和前压板，弹簧套在拉杆上卡入前压板和后压板的凹槽，在前压板、挡圈和夹片端部开孔，三者通过夹片连杆连接固定。
【文档编号】E04B1-98GK204282204SQ201420702164
【发明者】陈文军, 王心方, 顾文官, 瞿庆峰 [申请人]上海携程工程橡胶有限公司